Klappen (Flaps)
Klappen sind bewegliche Teile an der Hinterkante des Flügels. Sie erhöhen den maximalen Auftriebsbeiwert CL_max für Take-off und Landung, ohne die Reisefluggeschwindigkeit zu beeinträchtigen (Klappen eingefahren).
Wirkung
Klappenausschlag verändert das Profil:
- Erhöhung der Wölbung → höherer CL bei gleichem α.
- Vergrößerung der effektiven Sehne (bei Fowler-Klappen).
- Verlängerung der Tragfläche in einigen Klappenarten (Slot-Effekt).
Resultate:
- CL_max steigt (typ. von 1,4 auf 2,4 mit voller Klappenstellung).
- Stall-Geschwindigkeit Vs sinkt: Vs0 (Klappen voll) < Vs1 (Klappen ein).
- CD steigt auch → höherer Sinkflug-Winkel möglich (gut für steileren Anflug).
- Nose-down-Pitching-Moment (typisch) — Trim-Korrektur nötig.
- α_stall verschiebt sich zu niedrigeren Werten (Klappen-Stall geometrisch früher).
Klappenarten
1. Plain Flap (einfache Klappe)
- Einfache Drehung der Hinterkante nach unten.
- Wirkung: CL_max ca. +0,5; CD steigt erheblich.
- Beispiele: Cessna 152 (Modell vor 1979), einfache Trainer.
2. Split Flap
- Untere Profilhälfte klappt nach unten, obere bleibt.
- Wirkung: CL_max +0,5; CD steigt stark — gut für steile Anflüge.
- Beispiele: DC-3 (historisch), wenig moderne Anwendung.
3. Slotted Flap
- Plain Flap mit Schlitz zwischen Flap und Flügel → Strömung von unten durchblasen → energetisiert Grenzschicht → spätere Ablösung.
- Wirkung: CL_max +0,7; CD moderat.
- Sehr verbreitet bei GA und Verkehrsflugzeugen.
4. Fowler Flap
- Bewegt sich rückwärts und nach unten — vergrößert effektiv die Flügelfläche.
- Wirkung: CL_max +0,9 bis +1,0; größte Wirkung von allen Klappenarten.
- Beispiele: Cessna 172 (Mod. ab 1980), DA-40, B737, A320.
5. Double / Triple Slotted Fowler
- Mehrfach-Schlitz-Fowler: noch effektivere Grenzschicht-Energisierung.
- Beispiele: B747, B777 (Triple Slotted), A380.
- Sehr aufwändig konstruktiv.
Klappenstellungen
Typische Werte (POH-spezifisch):
| Phase | Klappen | Wirkung |
|---|---|---|
| Cruise | 0° | minimaler Drag, max Reichweite |
| Take-off | 10° (C172) | mehr Lift bei kürzerer Take-off-Distanz |
| Anflug | 20°-30° | mehr Lift + mehr Drag für stabilen Anflug |
| Landung | volle Stellung (40° C172, 35° PA-28) | max CL_max, max Drag |
Vfe — Maximum Flap Extended Speed
Vfe ist die maximale Geschwindigkeit, bei der Klappen ausgefahren sein dürfen (POH). Überschreitung → Strukturschaden möglich.
C172 Vfe (volle Klappen): 85 KIAS.
Klappen-Ausfahr-Reihenfolge
Im Anflug:
- Downwind, Pattern Altitude: ggf. erste Klappenstellung (10°).
- Base, Reduktion auf Vapp: Klappen 20° oder 30°.
- Final: Klappen voll oder leicht weniger je nach Crosswind/Wind Shear-Risiko.
Klappen-Einfahr-Reihenfolge
Beim Durchstart (Go-Around):
- Throttle FULL sofort.
- Carb Heat OFF.
- Pitch zu Vy.
- Klappen schrittweise einfahren (10° auf einmal), nach Geschwindigkeitsaufbau.
- POH konsultieren — manche Flugzeuge verlangen Klappen direkt einfahren.
Pitching-Moment-Effekt
Klappen-Ausfahren erzeugt Nose-Down-Pitching-Moment (typisch). Pilot muss mit Pitch-Up-Trimm kompensieren.
Bei einigen Flugzeugen (z.B. DA-40 mit Auto-Trim) wird das automatisch korrigiert.
Stalls mit Klappen
Stall-Speed niedriger mit Klappen voll (Vs0 < Vs1), aber:
- Stall AoA ist niedriger (Klappen-Profile stallen bei niedrigeren α).
- Recovery kann komplexer sein wegen verlängertem Klappen-Hebel-Arm.
- Daher: niemals voll geklappt im Stall ohne Plan, üben mit Lehrer.
Konstruktive Aspekte
- Klappen-Antrieb: mechanisch (Hand-Kurbel C172) oder elektrisch (PA-28, DA-40).
- Schalter: meist 3- oder 4-Stufen-Schalter im Cockpit.
- Anzeige: Flap Position Indicator.
Effiziente Klappen-Nutzung
- Short Field Take-off: 10° für Lift, Vr bei geringerer Speed.
- Short Field Landing: voll für minimale Vs, steiler Anflug.
- Crosswind Landing: weniger Klappen (z.B. 20° statt voll) für bessere Aileron-Wirkung.
- Soft Field: 10° voll + Anrollen lassen + Lift-off im Ground Effect.